DVD galimybės neišsemtos, 1000 terabaitų – įmanoma

ncomms3061 f1
1/52/53/54/55/5
5.00/5 (2)
loadingLoading...

Mes gyvename pasaulyje, kur skaitmeninės informacijos plėtra yra panaši į sprogimą. Apie 90% pasaulio duomenų buvo sugeneruota per pastaruosius dvejus metus. Akivaizdu, klausimas yra toks: kaip mes galime visa tai sutalpinti? Nature Communications nagrinėjama, kaip autoriai (Min Gu, Yaoyu Cao & Zongsong Gan kartu su Richard Evans iš CSIRO) sukūrė naują techniką, kuri leistų duomenų talpa viename DVD padidinti nuo 4,7 GB iki vieno petabyto (1000 terabaitų). Tai atitinka 10,6 metų suspausto aukštos raiškos vaizdo ar 50 000 didelės raiškos filmų.

Taigi, kaip naujos įrašymo technologijos kūrėjams pavyks pasiekti tokį didelį postūmį duomenų saugojime? Pirma, mes turime suprasti, kaip duomenys yra saugomi optinių diskų, tokių kaip CD ir DVD.

Skaitmeninių duomenų saugojimo pagrindai

Nors optiniai diskai naudojami laikyti programinei įrangai, filmams, žaidimams ir privatiems duomenims, bei turi daug pranašumų prieš kitas laikmenas, kalbant apie sąnaudas, ilgaamžiškumą ir patikimumą, maža jų duomenų saugojimo talpa yra jų pagrindinis ribojantis veiksnys. Optinės duomenų saugojimo operacijos yra gana paprastos. Jei įrašomas CD, pavyzdžiui, informacija virsta eilute dvejetainių skaitmenų (0s ir 1s, kitaip vadinamas bitų). Kiekvienas bitas  tada yra lazerio „įdeginami“ į diską, naudojant vieną šviesos spindulį, atsižvelgiant į taškų forma. Optinių diskų talpa daugiausia ribojama fizinėmis taškelių savybėmis. Bet ribojamas disko dydžio, taip pat ir taškų dydžio, daugelis dabartinių  duomenų saugojimo metodų, pavyzdžiui, DVD ir Blu-ray diskų turi žemo lygio saugojimo tankį.

Norėdami išspręsti šią problemą, mes turėjome pažvelgti į šviesos veikimo pagrindinius dėsnius.

 Abbe dėsnis

1873, vokiečių fizikas Ernstas Abbe paskelbė dėsnį, kuris riboja šviesos srauto plotį. Remiantis šiuo dėsniu, apšvietimo vietoje dėmelės diametras, gautas praleidus šviesos spindulį per objektyvą, negali būti mažesnis už pusę savo bangos – apie 500 nanometrų (500 milijardajai metro – matomai šviesai). Ir nors šis dėsnis vaidina didžiulį vaidmenį šiuolaikiniuose optiniuose mikroskopuose, jis taip pat nustato taisyklę mokslininkų pastangoms gaminti labai mažų taškų barjerą – nanometrų regione – naudoti kaip dvejetainiai bitai.
Šiame tyrime, autoriai parodė, kaip sulaužyti šią pagrindinę ribą įrašymui ant diskų naudojant dviejų  įvairių spalvų šviesos spindulių metodą,  o ne įprastinį vieno šviesos spindulio metodą.

ncomms3061-f1
http://www.nature.com/ncomms/2013/130619/ncomms3061/full/ncomms3061.html

Abu spinduliai nepažeidžia Abbe dėsnio, jie negali gaminti mažesnių taškelių atskirai. Bet autoriai persvėrė rezultatą dviem spinduliams uždavę skirtingas funkcijas: Pirmasis šviesos spindulys (raudonas, kaip parodyta paveiksle dešinėje) yra apvalios formos, ir yra naudojamas įjungti įrašymą. Tai rašantysis spindulys. Antras platus – raudonos riestainio formos – atlieka anti-įrašymo funkcija, slopina šviesos rašymo  funkciją.

Abu spinduliai sutapdinami ir persikloja. Antrasis šviesos spindulys panaikinta savo spurgos žiedo pavidalu pirmą poveikį, tuomet įrašymo procesas tampa tvirtai apsiribotas rašymo spindulio viduriu.
Tai nauja technologija, sukurianti efektyvią fokusavimo vietą devynių nanometrų (arba 1/10000 žmogaus plauko) skersmens.

Technika, Praktinė technologijos

Mūsų darbas žymiai įtakos super kompaktiškų įrenginių plėtrą, taip pat nanomokslų ir nanotechnologijų mokslinius tyrimus.

Išskirtinis bruožas –  šviesos spindulių skverbtis leidžia 3D įrašymą, kuri gali ženkliai padidinti duomenų saugojimo tankį – taškų skaičių – ant vieno optinio įtaiso. Toks metodas yra ekonomiškas ir transportabilus, nes tik tradiciniai optiniai ir lazeriniai elementai yra naudojami. Metodas atveria perspektyvas optinio duomenų saugojimo tolesniam vystymuisi, ilgą trukmę ir mažas energijos sąnaudas. Tai galėtų būti ideali platforma dideliame duomenų centre.

Kadangi ir toliau spartėja informacijos, gaunamos visame pasaulyje tempas, didinti kompaktinių prietaisų  talpą – tikslas aktualus.

Pagal : http://phys.org/news/

Išsamesnė informacija:   Three-dimensional deep sub-diffraction optical beam lithography with 9 nm feature size